基于半导体制冷片的温度控制系统的设计
传感与控制-基于半导体制冷器的微机温控显微系统
基于半导体制冷器的微机温控显微系统徐晓斌刘长敏陈照章黄永红（江苏大学电气信息工程学院，212013，镇江）A microscope system with computer-controlled temperature based on thermal electrical coolerXu Xiaobin Liu Changmin Chen Zhaozhang Huang Yonghong( School of Electronics and Information Engineering, Jiangshu University, Zhenjiang 212013, China)摘要：本文介绍了一种精密温控显微系统，利用半导体制冷器进行降温、升温和恒温控制。
该系统使用PC 机作为控制平台，采用自整定PID算法，调节输出PWM波的占空比来控制半导体制冷器的输出功率。
人机界面友好，控制精度高，温度范围-20 o C～60 o C，温控精度可达±0.1o C。
关键词：温度控制 半导体制冷器 自整定PID算法 PWMAbstract: A precise temperature control system for microscope is provided in this paper. The system is made up of semiconductor cooler (TEC, thermal electrical cooler) which is controlled by a PC with PID arithmetic. And use the duty ratio of PWM to control the output power of TEC. Temperature range reaches -20 o C～60 o C and the error of the temperature controlled is±0.1o C.Keywords: temperature control semiconductor cooler self-setting PID arithmetic PWM中图分类号：TP273.24 ，TB663 文献标识码：A1 引言随着低温生物学、低温超导技术和低温光电子技术的发展，要求有能够提供低温环境的显微镜，观察样品在低温下的各种现象，如细胞内外冰晶的形成、细胞外形尺寸的变化，帮助探究某些材料的低温特性，也可为生物材料的低温保存提供依据。
2013-3-7-PID控制TEC半导体制冷片工作状态优化设计
PID 控制TEC 半导体制冷片工作状态优化设计作者：艾克思PID 控制温度为当前最普遍的控制策略，几乎涵盖到所有温度控制中，控制温度也能达到非常高的精度。
为实现温度控制系统的小型化，系统中往往采用TEC 制冷片作为温度制冷加热装置。
然而TEC 半导体制冷片的工作状态较为复杂，简单的TEC 驱动电路往往使得TEC 工作效率低、TEC 热端发热量大、系统耗电量加大、TEC 工作寿命缩短等问题。
下面介绍如何将TEC 半导体制冷片工作在最佳状态。
一． TEC-12706举例说明冷面TEC AIKSTECH图1 TEC-12706外形图TEC-12706最大温差电流为6. 0 A ，最大温差电压为15. 4 V ，最大制冷功率为51. 4 W ，最大温差为67℃，外形尺寸为40. 0 mm ×40. 0 mm ×3. 8 mm 。
TEC-12706工作的时候，应该在制冷片表面涂上导热硅脂以减少接触热阻，热电堆端面空隙填充绝热性能良好的绝热胶，冷热空间以隔热板隔开尽量减少冷热翅片间的传热，热端推荐采取水冷、风扇强制对流冷却，不推荐空气自然对流冷却热交换形式。
根据热力学制冷原理及半导体制冷基本理论，给出的制冷量、功率消耗、制冷系数、热端发热量等基本公式。
如果 热端发热量为P ，单位W ； 冷端制冷量为Q ，单位W ； 制冷片电功率W ，单位W ； 制冷效率：ε能够得到简单计算公式：P=Q+W ；ε=Q/W ；上面公式意思是热端的发热量等于冷端吸收的热量加上TEC 制冷中耗费的电能量，ε代表的是制冷片工作效率高低，ε的高低决定制冷片质量的好坏，ε的取值可能大于1，也可能小于1。
TEC 半导体制冷片工作状态优化设计就是要仔细分析ε在不同状态下的情况。
maxεW/IQ/IQmaxI/εEA OI mI EI 00.60.81.01.21.4ε12345678I/A2030405060W/W艾克思图2 TEC 制冷工作特性曲线TEC 制冷片的制冷量Q 、消耗电能W 、工作效率ε都是电流I 与温差△T 的函数，在某一给定温差△T 条件下， Q 、W 、ε仅是电流I 的函数。
基于半导体制冷片的温度采集控制系统的设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｃ ｑｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｓ ｅ ｍｉ ｃ ｏ ｎｄｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｃ ｈｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｐｌ ａ ｔ ｅ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ｓ ｅ ｍｉ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｃ ｈ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ
ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｍｉ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｄ ｉ ｒ ｖ ｅ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ．Ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｐ Ｔ Ｉ Ｏ ０ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ Ａ／ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ．Ｉ Ｒ２ １ １ ０ ａ ｎ ｄ Ｉ ＲＦ Ｚ ４ ４ Ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｉｓ ｒ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｍｉ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ；
基 于半 导体 制冷 片 的 温 度 采集 控 制 系统 的设计
李会冬 ，张建 民，王浩 州
基于Codex—MO的半导体制冷温度控制系统设计
的 闭 环 控 制 ． 实 现 测 试 腔温度 快速 、 稳 定 地 变 化 。 恒 温 系 统 部 分 软 件 流 程
图 如 图 ３所 示 。
４ ２ 自 整 定 Ｐｌ ． Ｄ
算 法
Ｐ Ｄ 控 制 器 是 ｌ
３２温 度 检 测 模 块 ＿
本 设 计 采 用 Ｄ １ Ｂ ０作 为 温 度 检 测 元 件 。 Ｄ Ｉ Ｂ ０ Ｓ８ ２ Ｓ ８ ２ 是由Ｄ ＬＡ Ａ Ｌ Ｓ公 司 生 产 的 一 款 温 度 传 感 器 芯 片 ，体 积 小 、ＲＭ 公 司于 ２ Ｏ ０ｌ 初 推 出 了 Ｃｏ ｅ — ９年 ｄ ｘ Ｍ０内 核 处 理 器 。
度 设 定 值 ．对 半 导 体 制 冷 器 和 加 热 器 进 行 输 出控 制 ，调 节 测 试 腔 内温 度 。 在 温 度 调 整 的过 程 中 ，ＭＣ （ 控 制 器 ） Ｕ 微 根 据 温 度 传 感 器 传 输 的 数 据 。 控 制 输
（ Ｄ） 进 行 控 制 的 调
节 器 。 比 例 控 制 能
快 速 反 映 误 差 ， 积 分 控 制 可 以 消 除 误 差 ．微 分 控 制 可 以
３３温 度 控 制 模 块 ．
本 设 计 选 用 的 半 导 体 制 冷 器 型 号 为 Ｔ Ｃ — ２ ０ 。 在 Ｅ １ １７ ６ 热 端 温 度 为 ２ ℃ 的 情 况 下 ．Ｔ Ｃ — ２ ０ ７ Ｅ １ １ ７ ６的最 大 Ｔ作 电 流 为 ６ Ａ，最 大 工 作 电压 为 １ ．Ｖ，最 大 制 冷 功 率 为 ５ Ｗ ，冷 ５４ ４ 热 端 最 大 温 差 为 ６ ℃ 。半 导 体 制 冷 器 采 用 Ｈ 桥 电路 驱 动 ， ８
技 术
便 于 控 制 电 流 大小 及 流 向。 本 设计 用 采
基于单片机的半导体制冷智能控制
基于单片机的半导体制冷智能控制随着科技的发展，半导体制冷技术日益受到人们的关注和应用。
基于单片机的半导体制冷智能控制技术，是一种较为先进的电子控制技术。
下面，我将就该技术进行详细的介绍。
一、半导体制冷技术的基本原理半导体制冷技术是一种利用固体电子器件进行低温制冷的方法。
其基本原理是通过特定的材料和电流传输的方式，使局部材料温度下降，达到制冷的作用。
二、基于单片机的半导体制冷智能控制技术基于单片机的半导体制冷智能控制技术，是将单片机作为控制核心，通过程序控制半导体制冷器件工作的一种电子控制技术。
其主要特点包括：（1）智能化：利用单片机的程序控制技术，实现对制冷器件的精细控制，提高制冷效果。
（2）高效性：半导体制冷技术具有高效、低耗、噪音小等特点，在工业和生活中的应用前景广阔。
（3）稳定性：通过单片机的精细控制，提高了系统的稳定性和可靠性。
三、基于单片机的半导体制冷智能控制系统的设计方案基于单片机的半导体制冷智能控制系统可以分为硬件和软件两部分。
其中，硬件包括单片机主控板、半导体制冷器件、温度传感器、液晶显示屏等组成；软件则是利用单片机开发板进行编程设计，实现对半导体制冷器件的控制。
具体设计方案如下：（1）硬件部分：1.单片机主控板：采用STM32F103ZET6单片机核心板。
2.半导体制冷器件：采用TEC1-12706制冷片。
3.温度传感器：采用DS18B20数字温度传感器。
4.液晶显示屏：采用1602液晶显示屏，用于显示实时温度。
（2）软件部分：1.程序设计：采用Keil5编程，利用C语言进行编程设计。
2.软件设计功能：实现对制冷器件实时控制，同时获取实时温度，并通过液晶显示屏进行显示。
四、基于单片机的半导体制冷智能控制系统的应用基于单片机的半导体制冷智能控制系统的应用非常广泛，主要应用于以下几个方面：（1）食品加工领域：通过制冷器件，实现对食品进行冷藏、冷冻等过程的控制。
（2）医疗器械领域：通过制冷器件，实现对医疗器械进行低温保存。
基于半导体制冷器的激光器温度控制系统
ＶＯ１ ．３１ ＮＯ． ３
Ｊｎ ２ １ ｕ．００
基 于 半 导 体 制 冷 器 的激 光 器 温 度 控 制 系统
王博 钰 ， 贾文超
（ 春 工 业 大 学 电气 与 电 子 工 程 学 院 ，吉 林 长 春 １ ０ １ ） 长 ３０ ２
摘 要 ：采用 ＮＴ Ｃ作 为温 度传 感器 进行 温度 采 集 ， 利用 Ｐ ＷＭ 脉 宽调 制技 术及 Ｐ Ｄ补 偿算 法 Ｉ 实现 温度 调 节 ， 导体 制冷器 作 为控 制终 端 控制 激光器 温 度 。经过 实验 测 试 ， 激 光器 温度 保 半 使
激光 器温 度 检测 电路 主要 完成 对激 光器 温 度
的作 者 简 介 ：王 博 钰 （ ９ １ ） 男 ， 族 ， 林 吉 林 人 ， 春 工 业 大 学 硕 士 研 究 生 ， 要 从 事 数 字 化 检 测 技 术 方 向 研 究 ， — ｉ： １８ 一 ， 汉 吉 长 主 Ｅｍａ ｌ ｗａ ｇ ｏ ｕ ｃ ｓ．ｄ ．ｎ ＊联 系 人 ： 文 超 （ ９ ５ ） 男 ， 族 ， 林 松 原 人 ， 春 工 业 大 学 教 授 ， 士 ， ｎ ｂ ｙ ＠ ｕ ｔｅｕ ｃ ． 贾 １６一 ， 汉 吉 长 博 主要 从 事 电气 工 程 、 达 、 拟 仪 器 等 方 向研 究 ， － ｉｊ ｗｅｃ ａ ＠ ｍａ ．ｃ ｔｅ ｕ ａ ． 雷 虚 Ｅ ｍａｌ ｉ ｎ ｈ ｏ ：ａ ｉ ｃｕ． ｄ ．ｎ ｌ
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ａｓ ｔ ｅ ｅ ｔａ ｔ ｈ ｔ ｍｐｅ ａ ｕ ｅ ｅ ｓ ｒ，ＮＴＣ ｓ ｕｓ ｄ ｔ ｓ ｍｐｌ ｈｅ ｔ ｍ ｐｅ ａ ｕｒ ． Ｔｈｅ ｔ ｍｐｅ ａ ｕｒ ｓ ｒ ｔ ｒ ｓ ｎ ｏ ｉ ｅ ｏ ａ ｅｔ ｅ ｒｔ ｅ ｅ ｒ ｔ ｅ ｉ
采用半导体制冷片的温控系统的设计
采用半导体制冷片的温控系统的设计半导体制冷片的温控系统是一种常见的用来控制温度的技术，它利用半导体物质的特性，通过通过电流的通过来实现温度的控制。
首先，我们需要了解半导体制冷片的工作原理。
半导体制冷片是一种基于Peltier效应的制冷技术。
当电流通过半导体材料时，热量会从一个一端吸收，然后从另一端释放。
这样就可以实现温度的调控。
在设计温控系统时，我们需要考虑以下几个方面：1.温度传感器：温度传感器用于感知当前的温度值并将其传递给控制器。
常用的温度传感器有热电偶和热敏电阻等。
2.控制器：控制器是整个系统的核心，它会根据传感器得到的温度值来判断是否需要制冷或制热。
根据温度变化的速度和幅度来调整半导体制冷片的电流，以实现精确的温度控制。
3.电源：半导体制冷片需要一个特定的电源来提供工作电流。
一般情况下，我们会使用可调电源来提供合适的电流给制冷片。
4.散热器：半导体制冷片在工作过程中会产生大量的热量，为了保持制冷系统的稳定性，我们需要使用散热器将多余的热量散发出去。
在实际的应用中1.常规型：常规型温控系统使用一个PID控制器或者其他类似的控制算法来实现温度的调控。
PID控制算法根据当前的温度误差、误差的变化速度和误差的累积值来调整半导体制冷片的工作电流，以达到温度的稳定控制。
2.自适应型：自适应型温控系统则是根据实际的温度变化情况来自动地选择合适的控制策略。
例如，系统可以根据当前的温度变化速度和幅度来自动调整控制算法的参数，使得温度的控制更为精确。
在设计半导体制冷片的温控系统时，我们需要根据具体的应用需求来选择合适的温控策略，并进行相应的硬件和软件设计。
同时，我们还需要对温控系统进行充分的测试和验证，以确保系统的稳定性和可靠性。
总结而言，半导体制冷片的温控系统是一种实现温度控制的重要技术，它可以广泛应用于各种需要精确温度控制的领域。
在设计温控系统时，我们需要考虑传感器、控制器、电源和散热器等关键因素，并选择合适的控制算法来实现稳定的温度调控。
基于STM32的半导体制冷片控制系统设计
基于STM32的半导体制冷片控制系统设计王直;孙强【摘要】一些医疗检测仪器在检测时需要模拟人体温度环境以确保检测的精确性,本文以STM32为主控制器,电机驱动芯片DRV8834为驱动器,驱动半导体致冷器(帕尔贴)给散热片加热或者制冷.但由于常规的温度控制存在惯性温度误差的问题,无法兼顾高精度和高速性的严格要求,所以采用模糊自适应PID控制方法在线实时调整PID参数,计算PID参数Kp、Ki、Kd调整控制脉冲来控制驱动器的使能.从simulink仿真的和实验结果来看模糊PID控制系统精度高、响应速度快,能达到预期效果.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2015(023)018【总页数】4页(P100-102,106)【关键词】模糊PID控制;STM32;温度控制;帕尔贴【作者】王直;孙强【作者单位】江苏科技大学计算机科学与工程学院,江苏镇江212000;江苏科技大学计算机科学与工程学院,江苏镇江212000【正文语种】中文【中图分类】TN37温度参数是工业生产中常用的被控对象之一,在化工生产、冶金工业、电力工程和食品加工等领域广泛应用,在医疗检测设备中时常需要模拟人体温度进行成分检测［1］。
采用直流电机驱动芯片DRV8834驱动帕尔贴的制冷和加热过程。
温度随时间的变化率和变化的方向不确定且可能大幅度的变化,要求系统的实际温度快速和精确地跟踪设定温度以满足加工工艺的要求。
时间程序温度控制系统具有强烈的非线性、强耦合、大时滞和时变等特点,传统PID控制虽然算法简单易于实现且调整时间较快、精度较高,但是抗干扰能力不强,容易产生振荡；模糊PID不需要精确的数学模型,能较好的处理时变、非线性、滞后等问题,有很好的鲁棒性,响应速度快［2］。
恒温控制系统具有制冷、加热等功能,箱体内的温度传感器DS18B20通过不断地检测温度,与设置的很定温度作比较,当室内温度低于设置温度值时,加热模块工作,使DRV8834输出正向直流,驱动帕尔贴元器件,使其加热；当温度高于设置温度值时,使DRV8834输出反向直流,驱动帕尔贴元器件,使其工作在制冷功能。
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基于半导体制冷片的温度控制系统的设计作者：井绪忠，亓夫军
来源：《科技创新导报》 2011年第12期
井绪忠亓夫军
(中国海洋大学山东青岛 266100)
摘要:设计一种用于红外传感器工作温度调节控制的模块,使红外传感器在低温下工作,以提高红外传感器的探测性能。
通过以mega16芯片为核心,以半导体制冷片为制冷元件,以PID算法为基础构建了一套半导体温度调节系统[1]。
实验结果表明,半导体制冷温度控制系统能够为红外探测器提供所需的工作温度。
关键词:温度半导体制冷片 PID算法
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(c)-0009-02
温度对红外传感器有比较大的影响,当外界环境温度发生变化时,红外传感器对所测量的物理量会有较大的变动,影响其测量值的准确性[2],产生较大的外界噪声干扰,所以当进行精确测量时,将红外传感器控制在一个恒定的温度下,可以大大提高探测精度,减少误差。
1 半导体制冷器的工作原理
半导体制冷也称热电制冷,是一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科,半导体制冷是以温差电现象为基础制冷方法,利用帕尔贴效应的原理达到制冷目的。
帕尔帖效应:当电流I通过由两种不同材料组合成的闭合回路时,在材料的接头处一端会吸收热量Qp,另一端会放出热量Qp。
这种吸收或放出的热量叫做帕尔帖热,其吸热或放热由电流的方向决定,大小由公式决定。
π为帕尔帖系数,与温差电动势率有关,为组成回路两种材料的温差电动势率,T为相关接头的温度。
作为一种制冷源,半导体冷片可连续工作,不需要制冷剂,没有污染源和机械运动部件,不会产生回转效应,是一种固体元件,工作时没有噪音、震动、寿命长,安装容易。
半导体制冷片是电流换能型器件,通过控制输入电流,可实现高精度的温度控制。
热惯性小,制冷制热时间比较快,在热端散热良好冷端空载的情况下,可迅速达到最大温差。
2 温度控制系统的组成
半导体温度控制系统结构框图如图1,由制冷片引起的温度变化经温度传感器传送给控制器,与设定的温度进行比较,所得的信号偏差通过PID进行调整处理,由控制器发出命令信号,通过驱动电路驱动半导体制冷片进行制热或者制冷,以达到红外传感器的工作温度环境。
3 硬件系统设计
本控制系统主控单元采用的是ATMEL公司AVR系列的Atmega16单片机。
Atmega16是一款
基于RISC结构的高性能低功耗的8位微处理器。
内部有丰富的硬件资源:16K字节的系统内可
编程Flash,512字节的EEPROM,1K字节的片内SRAM,32个可编程IO口,四通道的PWM,8路10位ADC,两个可编程的串行USART,具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器。
本系统所要完成的任务是对温度进行比较,并且对比较结果进行处理,将处理结果控制输出,实现制冷或者很稳的功能,Atmega16内部资源丰富并且功能强大指令效率高,完全符合本系统的要求,并且能够提高系
统的可靠性。
3.1 温度测量电路
温度测量部分使用的是美国DALASS公司生产的数字温度传感器,它的体积小,使用方便,单
线的接口方式,一条线即可实现DS18B2与微处理器的双向通讯。
温度测量范围－55℃～＋125℃,固有测温分辨率0.5℃。
在使用中不需要任何外围元件,该DS18B20可提供9至12位可编程设
备温度读数。
读写数据以及温度转换可以从数据线本身获得能量,不需要另接电源。
DS18B20在
出厂时以配置为12位,读取温度时共读取16位,把后11位的2进制转化为10进制后在乘以
0.0625便为所测的温度,此外还需要判断温度的正负。
前5个位为符号位,前5位为1时,温度
为负,当前5位为0时,温度的数值为正。
连接方式如图2所示。
3.2 制冷器的控制与驱动
制冷片的驱动采用的英飞凌公司的智能功率芯片BTS7960作为驱动芯片,
由两个半桥驱动芯片BTS7960组合成一个H桥驱动。
BTS7960是大电流半桥高集成芯片,它
带有一个N沟道的低边MOSFET、一个P沟道的高边MOSFET和一个IC驱动。
P沟道高边开关对
电荷泵的需求省去了, 因而减小了EMI。
集成的驱动IC具有逻辑电平输入、电流诊断、斜率调节、死区时间产生和过温、过压、欠压、过流及短路保护的功能。
BTS7960通态电阻典型值为
16mΩ,驱动电流可达43A。
图3为半导体制冷片的驱动电路。
两片BTS7960构成全桥驱动,mega16的PD6连接芯片的使能控制,当PD6的输出电平为高电
平时,对芯片进行使能操作(INH=1)。
通过单片机IO口PD5、PD7提供不同电平值,向控制的半导体制冷片提供不同方向的电流,进行制冷或者制热,以达到不同的控制效果。
3.3 按键调节与数码管显示设计
对系统进行温度调节时,分别设计了按键调节和数码管显示两个模块。
需要设定调节温度时,通过按键进行处理。
设计了四个按K1、K2、K3、K4。
当不需要进行温度调节时,没有按键按下,
数码管显示为当前实际测得的温度值。
开始对温度进行调节时,K1按下,数码管显示为温度设定
的初始状态值,K2、K3分别为温度设定值得增和减。
对温度的设定完成之后,按下K4键,数码管
显示返回温度实时显示,同时开始了对温度的比较与调节。
4 系统软件设计
4.1 系统工作流程
当系统上电启动后,首先进行系统的初始化。
单片机上电或者复位后,进入主程序,对I/O口、定时器、串行口等进行初始化。
经过初始化后,系统的各个部分准备就绪,可以进行工作。
首先
进行温度测量,实时显示温度,然后由按键输入需要设定的温度,温度设定之后,程序启动温度比较,当设定温度大于实时温度时,开始升温调节。
当设定温度小于实时温度时,制冷片进行降温处理。
系统的温度调节过程分为两阶段,在温度调节的过程中,当温差大于1℃时,调节速度为全速,当温差小于1℃时,开始进入PID调节模式。
4.2 PID控制的实现
由于来自外界的干扰不断产生,要想达到现场控制目标的恒定,控制作用就必须不断进行。
如果现场控制值发生变化,检测元件就会把这种变化采集后送至PID控制器的输入端,并且与系
统设定的值进行比较得出偏差,调节器按照偏差值以预先设定的整定参数控制规律发出控制信号,去改变调节器,从而使现场控制对象发生改变,趋向于设定值,从而达到控制目的。
PID控制有两种方式,位置式和增量式。
本文采用了增量式控制方式。
由于计算机基于采样控制理论,计算方法不能采用传统的模拟PID控制算法,必须将控制模型离散化,可以得出下式,位置式控制算法。
将温度传感器得到的数值作为输入,与设定值进行比较得出偏差,然后再进行PID运算得出结果进行输出,根据输出结果进行PWM控制输出,控制半导体制冷片的工作状态。
5 结语
本文从硬件构成及软件算法方面介绍了基于AVR的半导体温度控制系统,该系统为红外探测器提供了一个稳定的工作环境,有效的降低了外界环境对探测器的干扰,对探测器的输出提供了保证,减小了实验误差。
该系统还可以方便的应用于其他需要进行温度控制的领域。
参考文献
[1]陈国邦.最新低温制冷技术[M].北京:机械工业出版社,2003.
[2]孙晓刚,李云红.红外热像仪测温技术发展综述[J].激光与红外,2008.38(2):101-103.。